A PRECISE SINGULAR FINITE ELEMENT FOR CRACK ANALYSIS

The multi-variable finite element algorithm based on the generalized Gulerkin's method is more flexible to establish a finite element model in the continuum mechanics. By using this algorithm and numerical tests a new singular finite element for elasto-plastic fracture analysis has been formulated. The results of numerical tests show that the new element possesses high accuracy and good performance. Some rules for formulating a multi-variable singular finite element are also discussed in this paper.

考虑声-振模态结合的抽水蓄能机组轴承故障诊断

为解决抽水蓄能机组轴承磨损故障难以监测和识别的问题,提出一种结合声振数据的双模态神经网络机组轴承诊断模型。首先分析了抽水蓄能机组声振特性,融合相似软阈值对奇异值分解去噪方法进行改进,有效消除非接触式传感器固有噪声干扰。其次提出逆巴克频谱变换方法,并结合巴克频谱变换和格拉姆角和场变换等特征工程技术,提取机组轴承的声纹和振动特征图。通过融合相对位置编码的自注意力机制和深度可分离卷积,建立特征图传递网络。同时运用多头自注意力机制和双向长短期记忆网络搭建了时序数据传递网络,并以平行网格架构构建了机组轴承故障诊断模型。实验对比分析表明,所提方法具有较高的故障识别准确率,为抽水蓄能电站机组轴承监测问题提供了有效的解决途径。

基于WT和SVD的水电机组故障特征提取方法

针对水电机组振动信号故障特征提取难,提出一种融合小波变换(Wavelet Transform,WT)和奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)相结合的故障特征提取方法。首先,通过小波阈值降噪消除强噪声对模型特征提取的干扰,再利用小波变换将降噪信号分解成不同频率的模态子序列,应用SVD理论提起子序列的SVD值作为特征,最终将特征输入RF模型中实现水电机组故障的快速识别与诊断。通过在公开数据集和真实机组案例中应用,验证了对水电机组故障诊断的高效性。

基于SSA-PSO-GRU的短期电力负荷预测

为了提升短期电力负荷预测的精度,该文提出一种基于SSA-PSO-GRU的短期电力负荷预测方法。针对电负荷的非线性和不确定性问题,该文采用奇异谱分析对实测的电力负荷进行分解,把复杂度高、波动性较强的电力负荷分解成若干平稳性好、可预测性强的周期分量、趋势分量及噪声分量,再采用基于粒子群优化算法寻找最优超参数的GRU模型,对分量进行预测并重构得到最终预测结果。通过对西班牙瓦伦西亚市2018年电力负荷数据仿真分析,与其他预测方法对比,结果表明,该文所提方法有效提高了短期电力负荷预测精度。

半椭圆表面裂纹的有限元仿真

基于MSCMarc有限元软件,采用模块化有限元建模技术和接触技术仿真半椭圆表面裂纹(前缘曲线和节点),采用在裂纹前缘形成辐射状奇异单元网格的建模方法和接触技术来施加边界条件的方法,从而实现裂纹前缘奇异应力场和裂纹模型远场应力的模拟.

基于奇异值分解的电力系统谐波状态估计

用传统最小二乘法及其改进方法进行谐波状态估计时,大都是对谐波进行非同步测量,然后求解一个大型的超定线性方程组,其估计精度不足、计算量大、状态量测量数目多且费用昂贵。提出一种基于同步相量测量的谐波状态估计,并用复数奇异值分解求解病态线性复变量方程组的方法,可在系统状态非完全可观的情况下进行有效估计,降低了对测量冗余的要求。以IEEE30节点系统为例,采用同步测量方法测量支路的谐波电流和节点的谐波电压,分别用Matlab和基于奇异值分解(SVD)的最小二乘估计程序进行仿真。结果表明,用SVD算法对系统进行谐波状态估计时较为准确。

动态裂纹尖端弹粘塑性场的研究

本文利用弹-粘-塑性材料力学模型,对动态扩展裂纹尖端的指数奇异性和对数奇异性进行了渐近分析。文中假定,弹性阶段的粘性效应可以略去,仅在塑性应变中粘性才起作用,对于这种模型,推导出了其率敏感型的本构关系。以Ⅱ型裂纹为例,进一步推导了两种奇异性下裂纹尖端场的渐近微分控制方程,并进行了数值仿真分析。同时讨论了粘性系数α、马赫数M2对裂纹尖端应力应变场的影响,即,弹粘塑性材料扩展裂纹的奇异性取决于其粘性系数和马赫数,粘性系数较大时,裂纹尖端场具有对数奇异性;粘性系数较小时,裂纹尖端场具有指数奇异性。修正了文献[1]中对数奇异性区域的大小;解释了文献[1]中过渡区的成因;给出了过渡区尖端应力场解的形式,从而建立了裂纹尖端场的统一解。

求解应力强度因子的单元初始应力法

提出一种计算应力强度因子的单元初始应力法,该法采用退化的1/4节点奇异单元,通过近裂尖最佳应力点应力进行求解,进而求得应力强度因子。采用单元初始应力法对有限尺寸中心穿透裂纹板受远场均布拉力作用下的应力强度因子计算,数值分析得到的解与精确解相比,平面应变模型的相对误差为3.12%,三维模型的相对误差为3.26%。由该法计算的半椭圆表面裂纹板受远场均布拉力作用下的应力强度因子的数值解与手册解相比,最大相对误差为2.28%。单元初始应力法与位移法相比,具有精度高、简捷、高效的特点,可以较为方便且精确地计算三维裂纹尖端的应力强度因子,值得推广。

冗余捷联惯组故障诊断的奇异值分解新方法

冗余捷联惯组故障诊断奇异值分解法由于缺少单位化、阈值偏大和隔离策略有缺陷,导致漏警率偏高、误隔离率偏高且无法隔离负向故障。在分析Shim法原理的基础上,采用改进的解耦矩阵、新的故障隔离函数包含单位化和取模的运算,并且将故障检测和隔离分步实施。对改进方法进行蒙特卡洛数字仿真,仿真试验结果表明:新方法克服了Shim法的缺点,具有更高的正检率、更低的误隔离率。尤其对于发生负向故障的器件,改进方法能得到约99%的隔离率。新方法为冗余捷联惯组故障诊断提供一种新思路。

奇异函数在时域分析中的应用——从《电路》中一处不易被发现的疏忽说起

在目前高校广泛使用的《电路》一书中,出现了一处关于奇异函数的计算疏忽:计算结果遗漏了冲激项。有鉴于此,本文重新计算得出了正确结果,并对奇异函数在时域分析中常出现的此类问题作了详细探讨,包括在电路换路后的时域响应中,如何正确使用单位阶跃函数δ(t)、如何对含有单位阶跃函数δ(t)的函数进行求导运算,以及结果中何时出现单位冲激函数δ(t)等。

关于单位圆内涉及导数与重值的全纯函数的奇异点的存在性

本文证明了单位圆内涉及导数与重值的全纯函数的奇异点的存在性。

空间相似变换的直接解法及比较研究

求解空间相似变换问题是指在多余控制条件下确定尺度、平移和旋转参数,测绘领域的传统解法是给定待求参数的初值后按最小二乘法迭代求解,其缺点是需要预先给定参数初值以保证正确收敛。而直接解是以旋转矩阵正交为约束条件在最小二乘准则下通过奇异值分解得出的,无需参数初值和迭代计算,可以解决大旋转角度的估计问题。本文给出了基于正交Procrustes分析的直接解法,基于正交规范分解的直接解法和基于单位元数的直接解法的解算原理和过程,对计算模型、解算精度、计算速度和抗粗差能力与传统方法进行了模拟比较分析,旨在推广直接解法在测绘领域的应用。

基于四元数的Stewart机构姿态奇异与姿态空间研究

基于单位四元数描述的刚体姿态,避免了欧拉角等描述刚体姿态的奇异性问题,推导出Stewart机构处于给定位置时的姿态奇异解析表达式,并提出了该机构处于给定位置时的姿态工作空间算法,通过计算机仿真给出该机构处于一给定位置时姿态奇异轨迹和姿态工作空间的三维可视化描述。研究结果为该机构的实际应用提供了重要的理论依据。

基于拓扑维度综合的串并联机构构型与奇异研究

传统的串联和并联机构自由度分析和奇异分析方法,对于串并联机构不具有直接适用性,通过利用3种实际拓扑单元和一种虚拟拓扑单元,结合各拓扑单元空间活动能力的拓扑维度综合法,对串并联机构的构型进行了分析,并得到了其空间活动能力拓扑维度的一般计算公式与过程,基于计算的结果可以对机构的奇异性进行分析。

利用单端暂态量实现超高压输电线路全线速动保护新原理的研究(二)——保护判据的研究

在文 (一 )的基础上 ,详细分析了输电线路内部、外部故障时暂态电流的特征 ,发现内部故障时第一个行波电流的波头陡度大 ,并且其后的部分含有高频分量 ;而区外故障时第一个行波波头的陡度较小 ,且其后的部分高频含量少。利用不同尺度小波变换模极大值的比率可以提取波头陡度的差异构成保护判据 1;利用小波的带通滤波器特性可以提取高频分量 ,构成保护判据 2。仿真计算结果表明 ,保护判据的正确性不受故障类型、距离、初始相角的影响 ,与工频量保护不同的是 。

基于单位四元数的Stewart机构姿态工作空间研究

以单位四元数描述刚体的姿态,避免了欧拉角描述刚体姿态的奇异性问题,推导出Stewart机构处于给定位置时的姿态奇异表达式.提出了该机构处于给定位置时的非奇异姿态工作空间概念及其算法,并以非奇异姿态工作空间边界曲面的最小内切球作为实际姿态工作空间,以该球半径大小作为衡量机构处于给定位置时的实际姿态能力的性能指标.给定该机构的具体结构参数,描述了该机构处于某给定位置时的非奇异姿态工作空间,并进一步描述了在机构"初始姿态"的位置工作空间内实际姿态能力随位置不同而变化的情况.

关于单位圆内有限正级代数体函数的奇异点

应用Ahlfors’覆盖曲面理论证明了单位圆内有限正级代数体函数w(z)存在新的奇异点.定理1设w(z)是Av(z)wv+Av-1(z)wv-1+…+A0(z)=0所定义的单位圆内ρ(0<ρ<+∞)级v值代数体函数,那么至少存在一点eiθ0(0≤0θ<2π),使得对任意δ∈(0,π2),任意复数a(至多有2v个例外a值),有limr1n(r,Δ(0θ,)δ,a)11-rU(11-r)>0其中U(11-r)是w(z)的型函数.

单位圆内拟亚纯映射的奇异点

本文通过一般化Tsuji的一个结果,证明了单位圆内零级K-拟亚纯映射涉及重值的一类奇异点的存在性.

单位圆内亚纯函数的Nevanlinna不等式和相关的奇异半径

应用Ahlfors覆盖曲面的方法,得到几个单位圆内亚纯函数的Nevanlinna基本不等式,应用它们证明了亚纯函数在单位圆内关于小函数的奇异半径的存在性,推广了复平面上亚纯函数奇异方向的相关结论.

小波奇异熵在线路暂态保护和全线相继速动保护中的应用

利用小波信息熵的特点,将小波熵之一的小波奇异熵用于输电线路单端暂态量保护和全线相继速动保护中,提出了基于小波奇异熵的新型输电线路单端暂态量保护和全线相继速动保护方案。PSCAD/EMTDC仿真结果证明,文中提出的利用小波奇异熵构成的单端暂态量保护判据,不受故障位置、故障类型、过渡电阻及故障时刻的影响,具有良好的适应性和灵敏性。基于小波奇异熵的相继速动判据,克服了小波模极大值判据受被分析信号幅值的影响,具有更高的灵敏度,证明了小波信息熵技术在电力系统继电保护领域具有良好的应用前景。